浙江舜阳设备安装工程有限公司
摘要：复合载体夯扩桩是在钢筋混凝土沉管灌注桩扩底的基础上，针对软弱地基或松散填土地基的特点对扩底进行填料、夯实挤压来提高桩承载能力的一种地基处理技术。本文中对复合载体夯扩桩的工作机制和施工工艺进行了详细的介绍。
关键词：复合载体，夯扩桩，施工技术
1.前言
复合载体夯扩桩是地基加固的一种新方法，是最近几年发展起来的一种应用较广的新型桩基施工技术，是由北京波森特岩土工程有限公司开发并首先使用；它是由干硬性混凝土及填充料等经过细长锤夯扩形成的复合载体和钢筋混凝土桩身组成，具有造价低、无污染、无噪音、承载力高、变形小的特点。本文中根据笔者多年的工作经验详细介绍该技术的工作原理、影响因素，并详细介绍其施工工序。
2.复合载体夯扩桩的工作机理
2.1工作原理
《复合载体夯扩桩设计规程》（JGJ/T135）把复合载体夯扩桩桩简称为载体桩。复合载体由四部分组成：干硬性混凝土、填充料、挤密土体、影响土体。
（1）复合载体夯扩桩既具有混凝土桩身，同时又有复合载体，桩身将部分荷载通过侧摩阻力传递到桩侧土体，复合载体将上部荷载传递到桩端以下深层土体。
（2）复合载体夯扩桩在振动沉管灌注桩的基础上，采用细长锤夯击成孔，将护筒沉到设计标高后，细长锤击出护筒底一定深度，分批向孔内投入充填料和干硬性混凝土，用细长锤反复夯实、挤密，在桩端形成复合载体，最后放置钢筋笼，灌注桩身混凝土而形成的桩。
（3）复合载体夯扩桩由干硬性混凝土及填充料等经细长锤夯击而成的复合载体和钢筋混凝土桩身成桩。该技术运用天然土体对夯填料的约束机理和能量累计原理，夯扩形成人造持力层。
（4）复合载体夯扩桩由于在被加固土层内填料并施以强力冲击，使土体被挤密，桩端下4m范围土的压缩模量可提高1.35倍，承载力提高1.5倍左右，使被加固土层成为一个硬层，并与其下的持力层形成了双层地基，从而使单桩承受的荷载被加固土层向下扩散，所以沉降小、承载力大幅度提高。
2.2适用范围
复合载体夯扩桩适用于要求单桩竖向极限承载力不大于4000KN的工业、民用建筑；对于旧房改造、安居工程、住宅小区中的多层建筑尤为适用；在地层土质条件合适的条件下，单桩竖向极限承载力可达4000KN-6000KN。
目前，此桩型主要用于多层建筑和小高层建筑，也适用于市政工程、道路路基、桥梁工程以及中、小型水利工程的地基加固处理等。因此，其工程应用范围广、使用前景广阔。
3.影响复合载体夯扩桩的因素
综合多年的实践经验及理论资料，笔者认为影响复合载体夯扩桩的主要因素有土层的特性、填充料，三击贯入度、桩距大小、连接层等。
3.1土层的特性
复合载体加固土层是指复合载体所在的土层。加固土层的土性直接影响到土体的挤密效果，土颗粒粒径越大，周围的约束力越大，土体的挤密效果也就越好。为保证土体的挤密效果，就要保证该土层有一定的埋深。
复合载体持力层是指直接承受复合载体传递荷载的土层。从受力上分析，复合载体持力层相当于无筋扩展基础下的地基土；复合载体夯扩桩承载力特性主要取决于被加固上层的挤密程度和持力土层的物理力学性能。
3.2填充料
填充料是指为了增加桩端下土体的挤密效果而填充的材料。当以含水量高的粘性土作为加固土层时，填充料可以减少细长锤对土体的直接冲击，有利于孔隙水压力的消散，避免形成橡皮土，达到较好的挤密效果。为更好地挤密土层，在填充料的选择上优先选用块状，建议多利用拆房的碎红砖、碎石和混凝土等块状物料；当使用碎砖作为填充料时，含泥量不应大于10%；碎砖、碎混凝土块、水泥拌和物、碎石、卵石及矿渣等都可以作为填充料，对于某些地质条件较好、挤密效果佳的土层，在施工载体桩时，可以用桩端土体作为填充料直接夯实。
3.3三击贯入度
三击贯入度是指填充料被夯实后，当不再填料后连续夯击三次时锤的下沉量。其中前一次贯入度大于后一次贯入度，或与后一次的贯入度持平，并且上三次总贯入度应小于设计值。实践表明，三击贯入度能可靠地反映该土层密度的变化，可以直接反馈载体夯扩的质量与被加固土层土性和三击贯入度的关系。控制三击贯入度要注意：
（1）测试的基准设置的准确可靠。
（2）当施工采用非标准锤进行夯击或非标准落距进行测量时，设计时人的取值要适当调整，或者根据当地工程实践经验确定。
3.4桩间距
合适的桩间距是指既能满足设计荷载要求，又不至于影响到临近施工完毕的复合载体受力，且造价最经济的桩间距。桩间距不宜小于1.6-2.0m。持力层为粉土或砂土时应取较小值，含水量较高的粘性土应取较大值。桩间距若过小，夯扩体形成过程中产生的侧向挤土压力可能导致邻桩夯扩体偏移，若桩长较短且土层抗剪强度较低，则夯扩效应可能导致土体剪切滑裂面的形成，从而使地面隆起，邻桩桩身上浮。造成断桩或桩身与干硬性混凝土体脱离等事故。
4.复合载体夯扩桩的施工
4.1施工设备
复合载体夯扩桩的施工设备一般为液压步履式夯扩桩机。该机的主要设备如下：
（1）由中空竖杆及支承斜杆等组成的桩架。
（2）50KN快放式主卷扬机，用于提升及快放重锤。
（3）40kN副卷扬机，用于反压和提升护筒。
（4）护筒，其上设投料孔、观察孔、护筒扶正装置及护筒提升器等。
（5）细长重锤，锤体通过钢丝绳与快放式卷扬机相连。
4.2施工工序
（1）桩机就位。打桩机就位时需要保持平稳，对桩点时用预先做好的钢筋圈放在桩点上，护筒对准钢筋圈后，下护筒，用水平尺来确定护筒垂直度，然后将护筒放置地表，为准确控制钻孔深度，应在机架上做出控制标高。
（2）锤击成孔。先用细长锤低落距轻夯地面，使护筒准确位于桩位，然后再提高细长锤夯击成孔，在夯击过程中若发现护管下沉过程中有阻力沉不下去时，应将细长锤及护筒提出桩孔，往桩孔里浇几桶水后再将护筒沉下孔内，继续夯扩成孔。
（3）沉护筒至设计标高。锤击成孔时，护筒下沉，当接近桩底标高时，控制重锤落距，准确将护筒沉至设计标高。
（4）填料夯击。护筒沉至设计标高后，提升重锤高出填料口，根据地质情况进行填料，填料下降持平，相应填料也分多、中、少，在投填充料时应控制每次填料量和累计填充料量。
（5）测三击贯入度。承载体形成密实状态后，重锤作自由落体运动，严禁带刹车和离合。测三击贯入度时，每击贯入度应比前击贯入度小或相等，应小于15cm，同时控制夯击后地面隆起高度不大于5cm，且邻桩受新成桩的影响位移不大于2cm。
（6）夯填干硬性混凝土。三击贯入度满足设计要求后，填干硬性混凝土30-50cm，继续夯击至锤底出护筒1-2cm，然后用锤绳上预先做好的标志与架体控制线来测量是否达到钢筋笼的标高。
（7）钢筋笼的安放。夯扩体施工结束后，应立即安放钢筋笼并灌注桩身混凝土，放置钢筋笼及灌注桩之前应检查管内有无进泥进水；钢筋笼制作及安放，应量好吊筋长度把钢筋笼吊置在高悬的柱锤上后下落。
（8）桩身混凝土灌注：桩身混凝土坍落度8-12cm，粗骨料选用碎石，其最大粒径应小于4cm，并不得大于钢筋最小净距的三分之一，混凝土采用一次浇筑，分段振捣，然后慢慢拔管。
5.总结
复合载体夯扩桩是一种新桩型和施工工艺，经过实践验证，其技术与经济优势明显，与同类桩相比，具有较高的竖向和水平承载力，并具有施工速度快，成桩均匀，利于环保等优点，掌握和了解复合载体夯扩桩在不同土性中的施工要点，对保证桩的施工质量有着至关重要的意义。
参考文献：
[1]建筑地基基础设计规范，北京：中国建筑工业出版社，2002
[2]常书义，杨志夏。复合载体夯扩桩的特点与应用研究[J]。工程设计与研究，2005.4
[3]JGJ94-94，建筑桩基技术规范[S]